SATA・NVMe・RAID・2.5/10GbE

NASストレージシステム向けMini-ITXプラットフォーム

マルチドライブNAS、バックアップ、監視録画、メディアアーカイブ、エッジストレージ向けのMini-ITXハードウェア。SATA、NVMe、RAID、イーサネット、ドライブ電源、冷却、復旧、およびライフサイクルに関する要件が明確に定義されています。.

NASハードウェアの見積書 ストレージプラットフォーム
SATAおよびNVMe対応のNASストレージ向けMini-ITXプラットフォーム

ストレージのボトルネック

最も遅いストレージパスの容量を決定する

NASのパフォーマンスは、ドライブ、SATAコントローラ、PCIeレーン、NVMe層、メモリ、ファイルシステム、RAIDロジック、イーサネット、あるいはクライアントのワークロードといった、アクティブなパスの中で最も速度の遅い部分によって制限されます。.

コネクタではなく、コントローラを数えよう

SATAソケットが6つあるからといって、6つの独立した6 Gb/sパスが保証されるわけではありません。コントローラのソース、チップセットの共有状況、PCIeアップリンクの帯域幅、ポートマルチプライヤ、HBAのマッピング、および無効化されたリソースの状態を確認してください。.

ネットワークとストレージの対応付け

2.5GbEリンクの公称転送速度は2.5 Gb/s、10GbEは10 Gb/sです。ファイルシステム、プロトコル、パケット、ストレージ、CPU、およびスイッチによるオーバーヘッドにより、アプリケーションのスループットが低下します。.

予算 駆動 起動電流

ハードドライブは、スピンアップ中にアイドル時の数倍の電力を消費することがあります。電源ユニットのレール容量、段階的なスピンアップ、バックプレーンの損失、コネクタからの電流、ケーブルの断面積、およびファンの起動については、これらを総合的に確認する必要があります。.

仮想化ストレージ → クラウドストレージノード →

ファイル・バックアップ・動画・アーカイブ

NASのワークロードには、異なるリソースが必要となる

ファイル共有、バックアップ、監視、メディア編集、アーカイブ保存は、それぞれ異なるリソースに負荷をかけます。ワーキングセットのサイズ、読み取り／書き込みの比率、シーケンシャル帯域幅、ランダムIOPS、保存期間、再構築ウィンドウ、およびクライアントの同時接続数を定義してください。.

オフィスのファイル保管

メタデータのレイテンシ、SMB または NFS の動作、スナップショット、アクセス権、クライアント数、小容量ファイルの IOPS、メモリ、およびバックアップを優先してください。通常、ピークスループットよりも、同時アクセス下での予測可能な応答性が重要です。.

バックアップリポジトリ

取り込みウィンドウ、圧縮、重複排除、暗号化、検証、保存期間、復元率、および不変コピーポリシーを測定します。RAIDは特定のドライブの故障からデータを保護しますが、独立したバックアップの代わりにはなりません。.

監視録画

カメラのビットレート × カメラ台数 × 保存期間を計算します。連続書き込みには、ドライブ温度の監視、SMARTアラート、リビルド計画、ファイルシステムの予備領域、停電時の動作、および予測可能なシーケンシャル書き込み性能が必要です。.

メディア・プロジェクト・ストレージ

大容量の動画ファイルは、SATAの容量が尽きる前にネットワーク回線を飽和させる可能性があります。アレイの持続読み取り・書き込み速度、10GbEアップリンク、NVMeワークスペース、プロジェクトの同時実行数、およびバックアップ帯域幅を総合的に考慮してください。.

監視エッジシステム →

規格およびデータシートの参照先

定量的なNAS設計値を使用する

これらの数値は技術的な参考値であり、MiniITXボードの包括的な仕様ではありません。製品リリースにあたっては、選定されたボード、NIC、SSD、HDD、HBA、シャーシ、PSU、およびソフトウェアのドキュメントを使用する必要があります。.

項目 基準値 工学の意味
ミニITX 170 × 170 mm マザーボードの設置スペースは、SATAケーブル、ドライブケージ、HBA、M.2ヒートシンク、メモリ、PSUの配線、および気流と共用する必要があります。.
SATA リビジョン 3.0 1リンクあたり6 Gb/s SATA-IOでは6 Gb/sの信号伝送が規定されています。ドライブの取扱説明書には、インターフェース転送速度として600 MB/sと記載されている場合がありますが、メディアの持続転送速度はそれよりも低くなります。.
2.5GBASE-T 2.5 Gb/s = 312.5 MB/s これは、イーサネット、TCP、SMB、NFS、iSCSI、ファイルシステム、およびストレージによるオーバーヘッドを考慮する前の、名目上のラインレートです。.
10GbE 10 Gb/s = 1.25 GB/s これは名目上のラインレートです。ファイル転送の持続的なパフォーマンスは、NIC、PCIeパス、CPU、プロトコル、スイッチ、およびストレージアレイにも左右されます。.
PCIe 3.0 x4 一方向あたり約4 GB/s PCI-SIGによると、1レーンあたり、1方向につき約1 GB/sとされています。NVMeのスループットは、コントローラ、NAND、キュー、熱条件、およびファームウェアに依存します。.
RAID 5 / RAID 6 3WD／4WD以上 SNIAでは、RAID 5をシングルパリティ、RAID 6をデュアルパリティと定義しています。リビルドを行うと、アプリケーションのパフォーマンスが低下する可能性があります。.
12 TB HDD の例 1.8 12 Vでのピーク Seagate IronWolf 12 TBの取扱説明書によると、標準的な起動電流は1.8 Aと記載されており、1台あたり12 Vで約21.6 Wとなります。.
4輪スピンアップ 12 Vレール上で約86.4 W 4台の1.8 Aドライブは、マザーボード、ファン、および変換損失を考慮する前の段階で、同時起動時に12 Vで約7.2 Aを消費する可能性があります。.
12 TB HDDの熱特性の例 周囲温度最低5°C、筐体最高温度70°C これらの数値は、あるIronWolf 12 TBの取扱説明書に基づいています。選択したドライブのデータシートおよびシャーシの気流試験の結果を正確に参照してください。.

製品仕様 → NASの消費電力 →

SATA・NVMe・RAID・キャッシュ

すべてのドライブにストレージの役割を割り当てる

コネクタを選択する前に、「ブート」「容量」「キャッシュ」「メタデータ」「ログ」「スクラッチ」「バックアップ」の各役割を定義してください。これにより、レーンの競合を防ぎ、シーケンシャルなHDDストレージで十分な場合に、高コストなNVMeストレージを使用することを回避できます。.

ストレージ層 代表的な役割 リリースチェック
SATA HDD 容量、アーカイブ、順次バックアップ、監視データの保存期間 ドライブ数、CMRまたはSMRの挙動、SATAコントローラ、ホットスワップ、電源、振動、温度、SMART、および再構築時間。.
SATA SSD 低レイテンシのデータセットまたは静的ストレージ 耐久性、電力損失時の挙動、持続書き込み速度、ガベージコレクション、温度、RAIDとの連携、および交換時の互換性。.
NVMe SSD ブート、キャッシュ、メタデータ、ログ、ワークスペース、ファストティア PCIeの世代、レーン幅、レーン共有、耐久性、ヒートシンク、スロットリング、起動時のサポート、キュー深度、およびファイルシステムの役割。.
RAID 1 2台以上のドライブ間でのミラーリング ドライブの故障に備えた冗長性を提供しますが、通常、同等のドライブの生容量で約50%を使用します。.
RAID 5 単一パリティ容量プール ドライブは最低3台必要。使用可能容量は、おおよそN−1台の同等のドライブ分に相当する。リビルドのリスクと書き込みペナルティは容認しなければならない。.
RAID 6 デュアルパリティ容量プール ドライブは最低4台必要です。利用可能な容量は、おおよそN−2個分の同等のドライブに相当します。2台のドライブが故障しても問題ありません。.
RAID 10 ストライピングを伴うミラーリングペア 通常、少なくとも4台のドライブと、約50%の生容量のオーバーヘッドが必要となり、容量を犠牲にすることで、よりシンプルなミラーリングによる復旧パスを確保します。.

リファレンスプラットフォーム →

イーサネット・ドライブ電源・シャーシ

マザーボード外でNASの動作確認を行う

NASの障害は、多くの場合、ケーブル配線、電源ユニットの容量、バックプレーン、放熱、あるいはネットワーク設計に起因しています。本番環境用のドライブ、ケーブル、ファン、スイッチ、ファイルシステム、および復旧手順を用いて、シャーシ全体を検証してください。.

2.5GbE アップリンク
集計ストレージ需要が2.5 Gb/sの公称リンク帯域幅を下回る場合に適しています。同時接続クライアント数、プロトコルオーバーヘッド、CPU負荷、スイッチパス、およびアレイの持続スループットを測定します。.
10GbE アップリンク
ワークセット、バックアップ、またはメディア転送の帯域幅が2.5GbEを超える場合に使用してください。NICコントローラ、PCIeレーン、SFP+または銅線メディア、スイッチ、MTU、熱条件、およびドライバの対応状況を確認してください。.
ドライブ・パワーレール
HDDおよびSSDの正確なデータシートに基づいて、12 Vおよび5 Vのレール電圧を算出します。起動電流、バックプレーンの損失、コネクタの定格、ケーブルの断面積、段階的なスピンアップ、およびPSUの余裕度を確認してください。.
HDDの通気性
リビルド時および連続書き込み時に、ドライブケースの温度を測定してください。前方から後方への気流は、CPUヒートシンクや後部の排気ファンだけでなく、中央のドライブにも届くようにする必要があります。.
NVMeの冷却
M.2デバイスは、空気の滞留しやすい場所や発熱の激しいコントローラーから離して設置してください。長時間の転送やリビルドの際には、NVMeの総合温度、スロットリング、書き込みレート、および回復状況を記録してください。.
シャーシの整備性
筐体を出荷する前に、SATAケーブルの曲げ半径、ドライブの取り外し、ファンの交換、M.2スロットへのアクセス、HBAのクリアランス、メモリへのアクセス、電源コネクタ、ラベル表示、およびトレイの番号付けを確認してください。.

10Gイーサネットのオプション → シャーシのクリアランスチェッカー →

プラットフォーム選定ガイド

ストレージソフトウェア別にコンピューティングを選択する

SMB、NFS、iSCSI、ZFS、RAID、暗号化、圧縮、コンテナ、スナップショット、クライアント数、NICの速度、HBAの要件、および復旧手順を確定した後、CPUとメモリを選択してください。.

展開 出発点 選択ロジック
コンパクトなファイルサーバーまたはバックアップノード インテル・プラットフォーム 低アイドル負荷、SATA または HBA の可用性、NIC のサポート、メモリ容量、ストレージドライバ、仮想化の要件、および電源状態の挙動を優先してください。.
計算負荷の高いストレージサービス AMDプラットフォーム CPUコア、メモリ、ECCの動作、PCIeレーン、NVMe、HBAリソース、暗号化、圧縮、コンテナ、NICの帯域幅、および持続的な熱設計限界を評価する。.
低ノイズのエッジストレージアプライアンス ファンレス・プラットフォーム マザーボードのファンレス冷却を採用しても、ドライブへの通気要件がなくなるわけではありません。HDDおよびNVMeの温度、筐体ファン、ホコリの堆積状況、周囲環境を確認し、放熱設計を見直してください。.

サイズ選定の参考事例

ワークロードを測定可能な目標に変換する

これらは設計上のサイズ設定の例であり、顧客に対する性能保証ではありません。これらの例では、メディア、監視、アーカイブ、バックアップといった本来のユースケースを維持しつつ、サポート対象外の性能向上率やコンプライアンスの保証は除外されています。.

4Kメディアワークスペース

参考構成：RAID 10構成のドライブ4台に加え、10GbE。RAID 10では約50%の生容量を使用します。10GbEは、オーバーヘッドを除いた公称ラインレートとして1.25 GB/sを提供します。.

16台カメラ搭載の録画ノード

16台のカメラ×8 Mb/sの場合、取り込み量は128 Mb/s、1日あたり約1.38 TBとなります。保存期間、RAIDのオーバーヘッド、ファイルシステムの予備領域、およびバックアップコピーによって、設置容量が決まります。.

4ドライブ構成のRAID 5アーカイブ

12 TBのドライブ4台を組み合わせると、ファイルシステムの予約領域を除いたRAID 5の有効容量は約36 TBとなります。RAID 5は1台のドライブ障害に耐えることができますが、バックアップの代わりにはなりません。.

バックアップネットワークのアップグレード

2.5GbEの公称ラインレートは312.5 MB/s、10GbEは1.25 GB/sです。ストレージアレイ、CPU、クライアント、およびスイッチが、より高い帯域幅に対応できる場合にのみアップグレードしてください。.

SEOに関するよくある質問

NASストレージエンジニアリングに関するよくある質問

NASにはどれくらいのRAMが必要ですか？

RAMの容量は、ファイルシステム、キャッシュ、コンテナ、重複排除、暗号化、VMの使用状況、クライアント数、およびワークロードによって異なります。メモリ容量を決定する際は、ドライブの容量だけでなく、ソフトウェアベンダーのガイダンスや測定されたワーキングセットに基づいてください。.

RAID 5 対 RAID 6：どちらが優れているか？

RAID 5はシングルパリティを採用しており、1台のドライブ障害に耐えることができます。RAID 6はデュアルパリティを採用しており、2台のドライブ障害に耐えることができます。ドライブ数、リビルドの頻度、容量のオーバーヘッド、書き込み負荷、および復旧目標から選択してください。.

NASにとってNVMeキャッシュは有用でしょうか？

NVMeキャッシュは、繰り返し読み取り、メタデータ、同期書き込み、またはワーキングセットの挙動においてその効果が得られる場合にのみ有効です。導入前には、キャッシュヒット率、耐久性、レイテンシ、熱特性、およびネットワークの制限を測定してください。.

NASには2.5GbEと10GbE、どちらが適しているか？

2.5GbE は 2.5 Gb/s の公称帯域幅を提供し、10GbE は 10 Gb/s を提供します。プロトコルやファイルシステムのオーバーヘッドを考慮した後も、ストレージおよびクライアントのトラフィックが 2.5GbE を超える可能性がある場合は、10GbE を選択してください。.

NASとDAS：その違いとは？

NASは、SMBやNFSなどのプロトコルを使用して、ネットワークを介してストレージを共有します。DASは、1台のホストに直接接続されます。共有、レイテンシ、配線、管理、バックアップ、冗長性、およびネットワークへの依存度について比較してください。.

NASエンジニアリング・レビュー

ストレージの本番環境構成を凍結する

ドライブ数、HDDおよびSSDのモデル、RAIDまたはZFSの構成、NVMeの役割、ネットワークターゲット、HBA、ファイルシステム、RAM、電源、シャーシ、エアフロー、ワークロード、復旧方法、ライフサイクル、および数量を記載してください。.

保管検証計画

NASストレージのエンジニアリングに関する知見

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